能够调节屈光度的平视显示用光学系统技术方案

本发明专利技术涉及用于提供平视显示器的平视显示用光学系统，所述平视显示器由用于汽车、飞机、船舶等运输工具移动时阻挡风进入驾驶舱内部的挡风窗等曲面玻璃和最小限度地追加的光学配件构成，本发明专利技术除了利用2片以下的曲面镜而构成光学系统的情况之外，并不使用给光学系统的屈光力带来影响的追加光学配件，从而能够降低制作费用和反射面的排列难度，且即便在平行移动曲面镜的同时不倾斜曲面镜也有效地补偿平视显示器的制作所造成的焦点误差并有效地调节屈光度，从而使追加配件最小化而能够容易地具体实现适当的配置构造，因而本发明专利技术提供一种无需进行用于追加配件及其正确的驱动的复杂的控制的、能够调节屈光度的平视显示用光学系统。

【技术实现步骤摘要】
能够调节屈光度的平视显示用光学系统
本专利技术涉及一种平视显示器(HeadUpDisplay，HUD)，尤其涉及一种能够调节屈光度的平视显示用光学系统(OpticalSystemforFocusAdjustableHeadUpDisplay)，该平视显示用光学系统不仅能够补偿平视显示器的光学系统的制作所造成的焦点误差，而且能够调节驾驶员的屈光度，其中，所述平视显示器由用于汽车、飞机、船舶等运输工具移动时阻挡风进入驾驶舱内部的挡风窗(Windshield)等曲面玻璃和最小限度地追加的光学配件构成。
技术介绍
为了确保飞行员在飞机上的前方视场而第一次引进的平视显示器(HeadUpDisplay，HUD)设计成在飞机的正面玻璃显示运行信息，而为了减少事故发生，最近汽车领域也在引进平视显示器。平视显示器是在汽车驾驶室前玻璃(Windshield)显示各种信息而提高驾驶便利性和稳定性的最尖端显示技术，有望往后定位为比导航仪(Navigation)或黑匣子(Blackbox)还重要的汽车必需品而形成大市场。平视显示器其目的在于，将发自显示单元(MicroDisplay)的影像形成为虚像而形成比原影像大且无需调节驾驶员的视场的舒坦的影像，而最为简单的是使显示单元的影像直接在如运输工具的挡风窗那样的曲面玻璃反射而形成影像。然而，像这种方式的现有平视显示器由于驾驶员与影像之间的距离比驾驶员与运输工具前方物体的距离短，因此，存在须调节驾驶员的视场的不便，在为由于老花眼而视场调节反应慢的年龄大的驾驶员的情况下，存在尤其更感不适的问题。因此，如果除了如挡风窗那样的曲面玻璃之外还使用追加性的光学配件而在运输工具前方物体的可视距离程度的位置形成虚像，则无需调节视场，因而能够相当便于驾驶。然而，虽然这种追加性的光学配件使用越多则分辨能力就会越高且有利于改善畸变，但存在须将所追加的各光学配件的制作精密度分别、个别地提高，且须做好各光学配件之间排列的问题。尤其，追加使用的光学配件有可能是旋转非对称而不同于一般透镜，且曲面本身相当宽，因而存在加工上花费很多费用的问题。作为一例，在日本公开专利公报第2011-133633号(2011年07月07日公开)中公开有为了提高光学性能而使用两个反射面来在视点(Eye-point)显示影像的视觉显示装置，在日本公开专利公报第2003-241100号(2003年08月27日公开)中公开有仅利用一个反射配件而在视点形成虚像的偏心光学系统，而这些技术均追加使用包括了两个反射面或折射镜的非球面棱镜(Prism)，从而为了提高光学性能而使用更多的光学面，因而光学配件的制作需要很多费用，且排列各光学配件起来存在困难。另外，现有平视显示器由于须将曲面对于视点面倾斜，因而使得光学系统装配本身变得相当困难。因此，光学配件追加越多则除了加工费用之外还产生直接性的装配费用，且装配需要花费时间，因而存在生产时间也被拉长的缺点。作为一例，在日本公开专利公报第2006-065234号(2006年03月09日公开)中公开有仅利用一个光学配件而在视点形成虚像的偏心光学系统和利用其的光学系统，而这虽然是仅利用一个光学配件而在视点形成虚像的光学系统，但在一个配件内产生两次反射和两次折射，因而带来屈光力(refractivepower)的变化的面总共为3个面(在1个面重复进行反射和折射)，因此，存在非常难以排列各光学配件的问题。另外，即便使光学配件的追加使用最小化而克服排列各光学配件所造成的困难，在利用2片以下的曲面镜而构成光学系统的情况下，也由于曲面镜是带偏心的光学配件，因此，在如图1那样为了调节屈光度并补偿焦点误差而移动第二曲面镜(2ndMirror)时须稍微倾斜镜子才在第二曲面镜(2ndMirror)与小型显示单元(DisplayUnit)之间不会产生排列误差。图1是表示了根据现有技术的平视显示用光学系统中采用的屈光度调节和焦点误差补偿方式的图。即、为了将第二曲面镜(2ndMirror)的平行移动和倾斜同时适用，如图1中所图示，对于第二曲面镜(2ndMirror)的移动量(Δλ)须一起考虑旋转角(Δθ)，因而须以通过控制使移动量和旋转角联动的方式编程(Programming)。为此，需要分别执行第二曲面镜(2ndMirror)的平行移动和倾斜的另外的如马达那样的驱动源，此时，为了使移动量和旋转角正确地联动，产生该两个驱动源须分别以另外的电信号来控制的问题。另外，在考虑基于这种理由而需要追加的配件和对其的适当的配置构造时，难度增加，且存在导致正确的编程所需各种成本上涨的问题。在先技术文献专利文献专利文献1：日本公开专利公报第2011-133633号(2011年07月07日公开)专利文献2：日本公开专利公报第2003-241100号(2003年08月27日公开)专利文献3：日本公开专利公报第2006-065234号(2006年03月09日公开)
技术实现思路
所要解决的问题因此，旨在解决上述问题的本专利技术的目的在于提供一种能够调节屈光度的平视显示用光学系统，该光学系统能够使发自显示单元的影像变大并且无需调节驾驶员的视场即可向驾驶员提供舒坦的影像。另外，本专利技术的另一目的在于提供一种能够调节屈光度的平视显示用光学系统，该光学系统在向驾驶员提供大而舒坦的发自显示单元的影像时，能够降低光学配件的制作费用，且容易排列各光学配件，并能够简便地执行平视显示器的屈光度调节和焦点误差补偿。解决问题的方案旨在达到上述目的的根据本专利技术的能够调节屈光度的平视显示用光学系统，是安装于运输工具的平视显示器的光学系统，该光学系统其特征在于，包括：显示单元(DisplayUnit)，其在硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon，LCos)显示器或液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)、数字微镜器件(DigitalMicro-mirrorDevice，DMD)等小画面上显示影像；第二曲面镜，其使在上述显示单元所发散的光反射而一次放大上述影像；第一曲面镜，其二次放大从上述第二曲面镜所入射的上述影像；以及，保护玻璃，其防止异物流入上述平视显示器的光学系统且具有使光通过的平板形态，在使上述显示单元所显示的影像由上述运输工具的前方曲面玻璃(Windshield)所反射而在上述运输工具的搭乘人员眼睛所在的光圈面形成虚像时，使上述显示单元和第二曲面镜同时平行移动而调节屈光度。此时，根据本专利技术的能够调节屈光度的平视显示用光学系统，其特征在于，上述第二曲面镜的屈光力与上述光学系统整体屈光力之比满足下述数学式3的范围：数学式3这里，R1st和C1st,6是上述第一曲面镜的曲率半径和xy多项式的y2项系数，R2nd和C2nd,6是上述第二曲面镜的曲率半径和xy多项式的y2项系数，d是上述第一曲面镜中心与上述第二曲面镜中心之间的距离，k1是上述第一曲面镜的屈光力，k2是上述第二曲面镜的屈光力。另外，就根据本专利技术的能够调节屈光度的平视显示用光学系统而言，最好上述第一曲面镜和第二曲面镜中至少一个是以xy多项式表示的非球面，或者，最好上述第一曲面镜和第二曲面镜中至少一个是旋转对称曲面。专利技术效果本专利技术有效地执行平视显示器的屈光度调节和焦点误差补偿，从而使追本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够调节屈光度的平视显示用光学系统，安装于运输工具，上述能够调节屈光度的平视显示用光学系统其特征在于，包括：显示单元，其在硅基液晶(LCos)显示器或液晶显示器(LCD)、数字微镜器件(DMD)等小画面上显示影像；第二曲面镜，其使在上述显示单元所发散的光反射而一次放大上述影像；第一曲面镜，其二次放大从上述第二曲面镜所入射的上述影像；以及，保护玻璃，其防止异物流入上述平视显示器的光学系统且具有使光通过的平板形态，在使上述显示单元所显示的影像由上述运输工具的前方曲面玻璃所反射而在上述运输工具的搭乘人员眼睛所在的光圈面形成虚像时，使上述显示单元和第二曲面镜同时平行移动而调节屈光度。

【技术特征摘要】
2014.03.10 KR 10-2014-00277001.一种能够调节屈光度的平视显示用光学系统，安装于运输工具，上述能够调节屈光度的平视显示用光学系统其特征在于，包括：显示单元，其在硅基液晶(LCos)显示器或液晶显示器(LCD)、数字微镜器件(DMD)等小画面上显示影像；第二曲面镜，其使在上述显示单元所发散的光反射而一次放大上述影像；第一曲面镜，其二次放大从上述第二曲面镜所入射的上述影像；以及，保护玻璃，其防止异物流入平视显示器的光学系统且具有使光通过的平板形态，在使上述显示单元所显示的影像通过所述第一曲面镜反射的光经过上述保护玻璃后在上述运输工具的前方曲面玻璃所反射而在上述运输工具的搭乘人员眼睛所在的光圈面形成虚像时，利用一个驱动机构来使上述显示单元和第二曲面镜同时平行移动而调节屈光度和补偿焦点误差。2.根据权利要求1所述的能够调节屈光度的平视显示用光学系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李基勋，景宰玄，
申请(专利权)人：绿色光学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR